1、 作為放大電路中的核心部件，晶體管的基本功能是將微弱的電信號不失真地放大到負載所需數值。本章首先介紹晶體管的結構、工作原理、伏安特性曲線、主要參數及其交流小信號等效電路模型，然后介紹放大電路工作原理、電路構成原則、基本分析方法及由晶體管構成的三種基本組態放大電路的分析及性能特點。 。 本章簡介本章簡介2.1 晶體晶體三極管三極管2.3 放大電路的基本分析方法放大電路的基本分析方法2.2 晶體晶體管放大電路基礎管放大電路基礎2.4 放放大電路靜態工作點的穩定大電路靜態工作點的穩定模擬電子技術基礎2.5 三種基本組態放三種基本組態放大電路大電路2.1.1 2.1.1 晶體三極管的結構與符號晶體三極

2、管的結構與符號2.1.2 2.1.2 晶體管的電流分配與放大作用晶體管的電流分配與放大作用 1.1.晶體管內部載流子的傳輸過程晶體管內部載流子的傳輸過程 2.2.晶體管的電流分配關系及電流放大系數晶體管的電流分配關系及電流放大系數2.1.3 2.1.3 晶體管的伏晶體管的伏- -安特性曲線安特性曲線1.1.共射輸入特性曲線共射輸入特性曲線2.2.共射輸出特性曲線共射輸出特性曲線2.1.4 2.1.4 晶體管的工作狀態分析晶體管的工作狀態分析1.1.假定放大狀態法假定放大狀態法 2.2.假定臨界飽和狀態法假定臨界飽和狀態法2.1.5 2.1.5 晶體管的主要參數晶體管的主要參數2.1.6 2.1

3、.6 晶體管的交流小信號等效電路模型晶體管的交流小信號等效電路模型1.1.小信號線性化條件小信號線性化條件2.H2.H參數等效模型的引出參數等效模型的引出3.H3.H參數的物理意義參數的物理意義4.H4.H參數模型的簡化及參數求取參數模型的簡化及參數求取本節內容本節內容晶體管有三個極、三個區、兩個晶體管有三個極、三個區、兩個PN結，兩結，兩各類型（各類型（NPN，PNP）。）。2.1.1 2.1.1 晶體三極管的結構與符號晶體三極管的結構與符號為什么有孔？多子濃度高多子濃度高多子濃度很多子濃度很低，且很薄低，且很薄面積大面積大2.1.1 2.1.1 晶體三極管的結構與符號晶體三極管的結構與符號

4、三種基本組態：三種基本組態：NPN和和PNP管的工作原理及內部載管的工作原理及內部載流子傳輸過程相同流子傳輸過程相同;二者所需電源電二者所需電源電壓極性相反，產生電流的方向相反。壓極性相反，產生電流的方向相反。無論哪種組態，要使晶體管具有放無論哪種組態，要使晶體管具有放大作用必須保證大作用必須保證發射結正偏，集電發射結正偏，集電結反偏。結反偏。PNPNPNiBbeciCiEbeciBiCiE2.1.2 2.1.2 晶體管的電流分配與放大作用晶體管的電流分配與放大作用1.晶體管內部晶體管內部載載流子的流子的傳輸過傳輸過程程（集電結反偏），即（發射結正偏）放大的條件BECECBonBE0uuuUu

5、(1) E(B)區多子經Je注入B(E)區a) 共射基本放大電路becCCVcRBBVbR+-iuBiCiEi+-Ou+-Iub) 晶體管內部載流子傳輸示意圖becCCVcRBBVbRCICNICBOIBNIEPIENIEIBI電子電流IEn空穴電流IEpIE =IEN + IEP IENE區多子區多子.B B區區( (成非平衡少子成非平衡少子) )eJ B區多子。區多子。eJ E E區區( (成非平衡少子成非平衡少子) )(2) 注入B區的(非平衡)少子的擴散與復合B區非平衡少子區非平衡少子 擴散擴散(梯度濃度梯度濃度): 從從Je邊緣邊緣Jc邊緣邊緣(3) C極收集擴散載流子漂移邊緣反偏

6、cJcJC極吸收ICN=IEN-IBNB區少子 C區C區少子 B區ICBOJc(e極開路時)反向飽和電流大部分大部分少部分少部分被被 復合復合IBNIC =ICN + ICBOIB =IBN + IEP - ICBO受受uBE控制控制(4) 電流分配關系 經上分析可得：2.1.2 2.1.2 晶體管的電流分配與放大作用晶體管的電流分配與放大作用EENEPCNBNEPCCNCBOEBCBBNEPCBOIIIIIIIIIIIIIIII(符合符合KCL)定律定律CNCCBOBBCBOIIIIII定義定義：CBCBOBCEO(1)IIIII整理得整理得 CE0ceCcBb0uuiiii1穿透電流穿透電

7、流a) 共射基本放大電路becCCVcRBBVbR+-iuBiCiEi+-Ou+-Iu定義：定義：CNEIICB0cbCcEe0uuiiiiCBEBECB(1)IIIIIIICEBEECB(1)IIIIIII 或或 電流分配關系：111（式中各量（式中各量為瞬時量或為瞬時量或交流量時同交流量時同樣成立）樣成立）2.1.3 2.1.3 晶體管的伏晶體管的伏- -安特性曲線安特性曲線1. 共射輸入特性曲線：共射輸入特性曲線：CEBBE()|uif u常量相當于兩個相當于兩個PN結結并并聯時聯時的伏安特性的伏安特性;CE1) 0uuCE增大，曲線右移增大，曲線右移。uCB增大，對基增大，對基區的非平

8、衡少子作用力增強，復合機區的非平衡少子作用力增強，復合機會少，會少，iB減小減小(若若iB 不變，不變，uBE 需增加）。需增加）。 CE2) 01Vu曲線右移不明顯。曲線右移不明顯。 uCB足夠大，足夠大，C C區收區收集絕大部由發射區注入到基區的載流集絕大部由發射區注入到基區的載流子，子，uCB再增大，再增大， iB基本不變。基本不變。 CE3) 1Vu 對于小功率晶體管，對于小功率晶體管，UCE大于大于1V的一條輸入特性曲線的一條輸入特性曲線可以取代可以取代UCE大于大于1V的所有輸入特性曲線。的所有輸入特性曲線。a) 共射基本放大電路becCCVcRBBVbR+-iuBiCiEi+-O

9、u+-Iu2. 共射輸出特性曲線：共射輸出特性曲線：圖2-6 晶體管的輸出特性曲線CiCEuO擊穿區放大區CEBEuu飽和區截止區B4IB1IB2IB3IB0I CiBiBCCE()|iif u常量對應于一個對應于一個IB就有一條就有一條iC隨隨uCE變化的曲線。變化的曲線。 為什么為什么uCE較小時較小時iC隨隨uCE變變化很大？為什么進入放大狀態化很大？為什么進入放大狀態曲線幾乎是橫軸的平行線？曲線幾乎是橫軸的平行線？常量CEBCUii是常數嗎？什么是理想晶體管？什么情況下是常數嗎？什么是理想晶體管？什么情況下 ?(1)放大區：放大區：Je正編正編,Jc反偏，反偏，uBEUon且且uCEu

10、BEuCE對對iC影響小影響小(2)截止區：截止區：Je截止截止,Jc反偏，反偏，uBEuBE(3)飽和區：飽和區：Je和和Jc正偏，正偏，uBEUon且且uCEuBE(4)擊穿區擊穿區： Je正編正編,Jc反偏，反偏， 且且uCE足夠大足夠大,iC急劇增大急劇增大.2.1.3 2.1.3 晶體管的伏晶體管的伏- -安特性曲線安特性曲線2.1.4 2.1.4 晶體管的工作狀態分析晶體管的工作狀態分析a) NPNbec+-BEuCEu+-BiCiEibec+-BEuCEu+-BiCiEib) PNP狀狀態態NPN管管PNP管管uBEiCuCEuEBiCuEC放大放大 UoniB uBE Uoni

11、B uBE截止截止UonICEOVCCUonICEOVCC飽飽和和 UoniB uBE UoniB uBECBEuuuNPN：CBEuuuPNP：工作在放大狀態下：2.1.4 2.1.4 晶體管的工作狀態分析晶體管的工作狀態分析1.假定放大狀態法假定放大狀態法假定假定BJTBJT處于放大狀態，計算處于放大狀態，計算iB和和iC=iB,BJT工作狀態分析方法：若工作狀態分析方法：若UBEUon,BJT截止截止;若若UBEUon則則BJT可能處于放大或飽和狀態可能處于放大或飽和狀態,用以下兩種方法判斷用以下兩種方法判斷:CEBECEBE| | | |uuuu,放大狀態放大狀態( (假定正確假定正確

12、) ),飽和狀態飽和狀態( (假定不正確假定不正確) )2.假定飽和狀態法假定飽和狀態法假定假定BJTBJT處于臨界飽和狀態，由處于臨界飽和狀態，由UCE=Uon計算集電極臨計算集電極臨界飽和電流界飽和電流I ICS,CSBCSBIiIi,飽和狀態飽和狀態( (假定正確假定正確) ),放大狀態放大狀態( (假定不正確假定不正確) )2.1.4 2.1.4 晶體管的工作狀態分析晶體管的工作狀態分析工作在放大狀態的工作在放大狀態的BJT的類型（的類型（NPN or PNP)、管腳及、管腳及材料（材料（Si or Ge)判別方法判別方法: 將三個電極的電位從低到高依次排列；將三個電極的電位從低到高依

13、次排列； 中間電位對應的管腳是基極中間電位對應的管腳是基極b b；與基極電位相差約一個導通電壓的管腳是發射極與基極電位相差約一個導通電壓的管腳是發射極e e，另一個管腳即為集電極另一個管腳即為集電極c c。若集電極的電位在三者中最高，則該晶體管為若集電極的電位在三者中最高，則該晶體管為NPNNPN型；如果在三者中是最低的則此晶體管為型；如果在三者中是最低的則此晶體管為PNPPNP型。型。BE0.6 0.8V Si |0.1 0.3V Ge u管管典型值0.7V典型值0.2V2.1.4 2.1.4 晶體管的工作狀態分析晶體管的工作狀態分析圖2-8 例2-1圖CCVcRbR100k5k(+12V)

14、+-Ou+-IuV【例例2-2】測得電路的晶體管各極對地電位如圖所示，測得電路的晶體管各極對地電位如圖所示，各晶體管各晶體管b-e間的開啟電壓為間的開啟電壓為0.5V (Si)， 0.1V (Ge)，試，試判斷晶體管的工作狀態。判斷晶體管的工作狀態。a)Ge-PNP管bec12V8V8.2Vb)Si-NPN管bec8V3V2.3Vc)Ge-NPN管bec8.2V8V8.2Vd)Si-NPN管bec1V0.3V0.7V【例例2-3 2-3 】在晶體管放大電路中，測得晶體管的各個管腳在晶體管放大電路中，測得晶體管的各個管腳對地的直流電位如下圖所示。試判斷晶體管是對地的直流電位如下圖所示。試判斷晶體

15、管是NPNNPN型還是型還是PNPPNP型、三個管腳中哪個是基極型、三個管腳中哪個是基極b b、集電極、集電極c c和發射極和發射極e e，并，并說明該管是硅材料還是鍺材料。說明該管是硅材料還是鍺材料。 4.5V1231.2V1.9Vb)c)1231.8V4.8V5V1232V2.7V5V a)2.1.5 2.1.5 晶體管的主要參數晶體管的主要參數c-e間擊穿電壓間擊穿電壓最大集電最大集電極電流極電流最大集電極耗散功最大集電極耗散功率，率，PCMiCuCE安全工作區安全工作區 極限參數極限參數：ICM、PCM、U（BR）CEO1, , , ; 電流放大系數電流放大系數: 近似分析近似分析:,

16、 ; 1 極間反向電流極間反向電流: ICBO、 ICEO uCE=1V時的時的iC就是就是ICMCEBCUii1.1.小信號線性化條件小信號線性化條件2.1.6 2.1.6 晶體管的交流小信號等效電路模型晶體管的交流小信號等效電路模型2.晶體管晶體管H參數等效電路模型的引出參數等效電路模型的引出小信號含義：若小信號含義：若ui是小信號，則在是小信號，則在BJT輸入和輸出特性曲線輸入和輸出特性曲線上，上， ube作用的那一小段曲線可近似為直線。晶體管可由作用的那一小段曲線可近似為直線。晶體管可由Q處的線性二端口網絡等效。處的線性二端口網絡等效。BE1BCEC2BCE()()uf i ,uif

17、i ,uCEQBQCEQBQBEBEBECEBCECCCBCEBCEddddddBUIUIuuuiuiuiiiiuiubeiebrececfeboeceUh Ih UIh Ih U2.1.6 2.1.6 晶體管的交流小信號等效電路模型晶體管的交流小信號等效電路模型3.H參數的物理意義參數的物理意義beiebrececfeboeceUh Ih UIh Ih UBEiebeBuhriBEreCEuhuCfeBihiCoeceCE1ihru輸入交輸入交流電阻流電阻反向電壓傳輸比，反向電壓傳輸比，幾百幾百k, 常忽略常忽略共射電共射電流增益流增益2.1.6 2.1.6 晶體管的交流小信號等效電路模型晶

18、體管的交流小信號等效電路模型3.H參數模型的簡化及參數求取參數模型的簡化及參數求取基區體電阻基區體電阻,幾十幾十幾百幾百發射區體電發射區體電阻阻,可忽略可忽略Je動態電阻動態電阻很小很小,近似短路近似短路很大很大, 近似分析近似分析中開路中開路TbebbEQ(1)UrrITbebbCQUrrI或或適于求動態參數，不能用于求靜態值，要求適于求動態參數，不能用于求靜態值，要求0.1mAIEQ5mA。2) 沒考慮結電容的影響，只適用于低頻分析。沒考慮結電容的影響，只適用于低頻分析。 適于工作在任何組態中任何類型適于工作在任何組態中任何類型(NPN或或PNP型型)的的BJT 2.1.6 2.1.6 晶

19、體管的交流小信號等效電路模型晶體管的交流小信號等效電路模型2.2.1 2.2.1 放大電路的主要性能指標放大電路的主要性能指標1.1.輸入電阻輸入電阻 2.2.輸出電阻輸出電阻3.3.增益增益4.4.頻率特性頻率特性5.5.非線性失真系數非線性失真系數2.2.2 2.2.2 放大電路的基本工作原理放大電路的基本工作原理 1.1.電路的組成電路的組成 2.2.放大電路的基本工作原理放大電路的基本工作原理3.3.構成放大電路的基本原則構成放大電路的基本原則 本節內容本節內容放大放大: :保持信號不失真的前提下保持信號不失真的前提下, ,將微弱信號將微弱信號 變成幅度或能量足夠大的信號變成幅度或能量

20、足夠大的信號u放大的對象：變化量放大的對象：變化量u放大的本質：能量的控制放大的本質：能量的控制,放大前后能量守恒放大前后能量守恒u放大的特征：功率放大放大的特征：功率放大u放大的基本要求：不失真放大的基本要求：不失真判斷電路能否放判斷電路能否放大的基本出發點大的基本出發點任何放大電路均可看成為二端口網絡。任何放大電路均可看成為二端口網絡。輸入電流輸入電流輸入電壓輸入電壓輸出電壓輸出電壓輸出電流輸出電流a)框圖LRSRiI+-sU+-iU信號源+-oU負載oI放大電路 b) 等效模型LRSRiI+-sU+-iU信號源+-oU負載oIiZoZ+-oU放大電路信號源信號源內阻內阻ouuuiUAAU

21、oiiiiIAAIouiiUAIoiuiIAU 增益：輸出量與輸入量之比增益：輸出量與輸入量之比電壓放大倍數是最電壓放大倍數是最常常被研究和測試的參數被研究和測試的參數o opi iU IAU I 輸出端采用輸出端采用戴維南等效戴維南等效負載開路輸負載開路輸出電壓出電壓輸入阻抗輸入阻抗輸出阻抗輸出阻抗iiiIUR LooLoooo) 1(RUURUUUR空載時輸出空載時輸出電壓有效值電壓有效值帶帶RL時的輸出電時的輸出電壓有效值壓有效值輸入電壓與輸入電壓與輸入電流有輸入電流有效值之比。效值之比。 輸入、輸出電阻輸入、輸出電阻b) 等效模型LRSRiI+-sU+-iU信號源+-oU負載oIiRo

22、R+-oU放大電路忽略所有電抗元件的影響，輸忽略所有電抗元件的影響，輸入、輸出阻抗為純電阻入、輸出阻抗為純電阻Lssooo() 0=RUIURI 頻率特性：頻率特性：衡量放大電路對不同頻率信號的適應能力。衡量放大電路對不同頻率信號的適應能力。 由于電容、電感及半導體器件由于電容、電感及半導體器件PNPN結的電容效應，使放大電路結的電容效應，使放大電路在在信號頻率較低和較高時電壓放大倍數數值下降，并產生相移信號頻率較低和較高時電壓放大倍數數值下降，并產生相移。j( )expj ( )AAfA ff幅頻幅頻特性特性相頻相頻特性特性下限截下限截止頻率止頻率上限截上限截止頻率止頻率LHbwfff通頻帶

23、越寬，表明放大電路對通頻帶越寬，表明放大電路對不同頻率信號的適應能力越強不同頻率信號的適應能力越強。 1.1.電路的組成電路的組成以以NPN-CE放大電路為例放大電路為例圖2-20 基本共射放大電路becCCVcRBBVbR+-iu+-IuBiCiEi+-OuoV圖2-21 實用直接耦合共射放大電路iucRLRCCVb2ROub1RoVa) 阻容耦合共射放大電路iucRLR2CCCV1CbRouoVVBB、Rb：使：使UBE Uon，且有合適的且有合適的IB。VCC：使：使UCEUon，同同時作為負載的能源時作為負載的能源。Rc：將：將iC轉換成轉換成uCE(uo) 。將將兩個電源兩個電源合二

24、為一合二為一信號源與放信號源與放大電路共地大電路共地電容應足夠大電容應足夠大, “隔直通交隔直通交”C1BEQC2CEQUUUU，C1、C2為耦合電容為耦合電容uBEuiUBEQ，信號馱載在靜信號馱載在靜態之上。負載上只有交流信號。態之上。負載上只有交流信號。信號的傳遞是直接通過信號的傳遞是直接通過導線或電阻進行導線或電阻進行 利用耦合電容進行信號利用耦合電容進行信號傳遞傳遞 2.2.放大電路的基本工作原理放大電路的基本工作原理由于電抗元件的存在，直流信號由于電抗元件的存在，直流信號所流經的通路與交流信號所流經所流經的通路與交流信號所流經的通路不同。為分析之便，將直的通路不同。為分析之便，將直

25、流信號和交流信號的作用分開進流信號和交流信號的作用分開進行，相應地分為靜態和動態。行，相應地分為靜態和動態。 圖2-22a 阻容耦合共射放大電路iucRLR2CCCV1CbRouoVa) 直流通路cRCCVbRCQIBQIEQIBEQU+-+-CEQUui=0直流電源直流電源作用下電流流作用下電流流經的通路經的通路 電容開路，電感短電容開路，電感短路路(如有)； 交流信交流信號源為零號源為零(電壓源短路，電流源則開路)，內阻內阻保留保留。 ( (1)靜態靜態 ui=0，分析目的：，分析目的：根據直流通路確定根據直流通路確定Q點點數值數值直流分析直流分析（UBEQ,IBQ) 和和(ICQ,UCE

26、Q）CCBEQBQbCQBQCEQCCCQcVUIRIIUVIRBEQonUUon0.7V for Si 0.2V for GeU(2)動態動態 ui0，分析目的：根據交流通路是求放大電路的分析目的：根據交流通路是求放大電路的的輸入、輸出電阻，增益等指標的輸入、輸出電阻，增益等指標交流分析交流分析圖2-22a 阻容耦合共射放大電路iucRLR2CCCV1CbRouoVb) 交流通路cRLRbRbecbieiciiuou交流電流所流經交流電流所流經的通路。的通路。 原則：原則： 耦合或旁路電容短路，電耦合或旁路電容短路，電感保留；感保留； 無內阻的直流電源為零無內阻的直流電源為零。 實現電壓實現

27、電壓放大放大(3) 瞬態瞬態:直流電源和交流信號直流電源和交流信號ui共同作用共同作用瞬時量瞬時量=直流量直流量+交流量交流量 輸出電壓必然失真！輸出電壓必然失真！ 設置合適的靜態工作點，首先要解決失真問題，但設置合適的靜態工作點，首先要解決失真問題，但Q點點幾乎影響著所有的動態參數！幾乎影響著所有的動態參數！ 為什么放大的對象是動態信號，卻要晶體管在信號為零為什么放大的對象是動態信號，卻要晶體管在信號為零時有合適的直流電流和極間電壓？時有合適的直流電流和極間電壓？BBQbBEBEQiiIiuUu交流信號疊加在直流信號交流信號疊加在直流信號之上之上放大電路的基本工作原理：放大電路的基本工作原理

28、：利用晶體管的電流控制利用晶體管的電流控制作用實現信號的放大。作用實現信號的放大。cibibecbCEo () Ruiu riiiuu 直流電源直流電源VCC提供提供放大的實質：放大的實質：利用晶體管的電流控制作用，將直流電源利用晶體管的電流控制作用，將直流電源VCCVCC提供的能量轉化為與輸入信號具有相同形式的能提供的能量轉化為與輸入信號具有相同形式的能量提供給負載。量提供給負載。b) 交流通路cRLRbRbecbieiciiuou交流輸入信號控制交流輸入信號控制基極電流的變化基極電流的變化BJT的電流控的電流控制作用制作用(1)合適的直流電源合適的直流電源 大小和大小和 極性均合適極性均合

29、適, 確保放大器件工作在確保放大器件工作在導通狀態。如晶體管須發射結正偏、集電結反偏。導通狀態。如晶體管須發射結正偏、集電結反偏。(2) 輸入信號能夠有效加到放大器件的輸入端輸入信號能夠有效加到放大器件的輸入端 使輸入端的電使輸入端的電流或電壓隨輸入信號成比例變化流或電壓隨輸入信號成比例變化 (3)在負載上能夠獲得放大了的動態信號在負載上能夠獲得放大了的動態信號 放大器件輸出端的變放大器件輸出端的變化電流能有效轉化為電壓輸出化電流能有效轉化為電壓輸出. (4)電路元件數值和輸入信號的幅度合適電路元件數值和輸入信號的幅度合適 確保電路有合適的靜確保電路有合適的靜態工作點，輸出信號產生明顯的非線性

30、失真。態工作點，輸出信號產生明顯的非線性失真。 (5)電路中帶極性的電容連接要正確電路中帶極性的電容連接要正確 此外此外, 還要求信號源與直流電源共地，直流電源種類盡可能少，還要求信號源與直流電源共地，直流電源種類盡可能少，同時負載上無直流分量等同時負載上無直流分量等. 3.3.構成放大電路的基本原則構成放大電路的基本原則2.3.1 2.3.1 圖解法圖解法1.1.靜態圖解法靜態圖解法 2.2.電路參數對靜態工作點的影響電路參數對靜態工作點的影響3.3.動態圖解法動態圖解法4.4.靜態工作點的選擇與波形失真分析靜態工作點的選擇與波形失真分析5.5.最大不失真輸出電壓的確定最大不失真輸出電壓的確

31、定6.6.圖解法的特點圖解法的特點2.3.2 2.3.2 等效電路法等效電路法 1.1.晶體管的直流模型及晶體管的直流模型及Q Q點的近似估算法點的近似估算法 2.2.放大電路的微變等效電路分析法放大電路的微變等效電路分析法3.3.基本共射放大電路的等效電路分析法基本共射放大電路的等效電路分析法 本節內容本節內容 通常，放大電路中直流電源的作用和交流信號的作用共存，通常，放大電路中直流電源的作用和交流信號的作用共存，且放大器件本身非線性且放大器件本身非線性, 使得電路的分析復雜化。為簡化分使得電路的分析復雜化。為簡化分析，分成直流通路和交流通路。析，分成直流通路和交流通路。相應的，對放大電路的

32、分析相應的，對放大電路的分析過程分為先過程分為先靜態分析靜態分析，后，后動態分析動態分析.又稱直流分析，分析電路在直又稱直流分析，分析電路在直流電源單獨作用下的響應，目流電源單獨作用下的響應，目的是根據直流通路，求的是根據直流通路，求Q Q點點又稱交流分析，分析電路在交流輸又稱交流分析，分析電路在交流輸入信號單獨作用下的響應，目的求入信號單獨作用下的響應，目的求交流性能指標交流性能指標.基本分析方法基本分析方法圖解法圖解法等效電路法等效電路法靜態圖解法靜態圖解法動態圖解法動態圖解法靜態(靜態(近似估算法)近似估算法)動態(微變等效電路法)動態(微變等效電路法)以器件的以器件的V-A特性曲線為基

33、特性曲線為基礎，用作圖方法確定礎，用作圖方法確定Q及部及部分交流指標分交流指標 將非線性器件用其線性化等效電將非線性器件用其線性化等效電路模型替代，用線性電路分析方路模型替代，用線性電路分析方法和理論，求解法和理論，求解Q點和交流指標點和交流指標 1靜靜態圖態圖解法解法 (1)由輸入回路求由輸入回路求 IBQBQ 、UBEQBEQcRbRBEuCCVBiCiCCVCEuVCEBBE1()|uVif u-輸入特性曲線-輸入特性曲線BECCBbuVi R-輸入直流負載線M-輸入直流負載線Mi iN Ni i (2)由輸出回路求由輸出回路求 ICQCQ 、UCEQCEQ-輸出特性曲線-輸出特性曲線-

34、輸出直流負載線M-輸出直流負載線MN NBBQCCE()|iIif uCECCCcuVi R斜率b1 R斜率c1 R2 電電路參數路參數對對靜靜態態工作點的影響工作點的影響3 動態圖動態圖解法解法3 動態圖動態圖解法解法4靜靜態態工作點的工作點的選擇選擇與波形失真分析與波形失真分析消除方法：增大消除方法：增大IBQ，即向上平移輸入回路負載線。，即向上平移輸入回路負載線。截止失真是在輸入回路首先產生失真！截止失真是在輸入回路首先產生失真！減小減小Rb能消除截止失真嗎？能消除截止失真嗎？截止失真：因晶體管截止失真：因晶體管進進入截止區而引起的入截止區而引起的非非線線性失真性失真原因：原因：Q點偏低

35、點偏低4靜靜態態工作點的工作點的選擇選擇與波形失真分析與波形失真分析截止失真：因晶體管截止失真：因晶體管進進入入飽飽和區而引起的和區而引起的非非線線性失真性失真飽和失真產生于晶體管的輸出回路！飽和失真產生于晶體管的輸出回路！原因：原因：Q點偏高點偏高消除方法：減小消除方法：減小IBQ5最大不失真最大不失真輸輸出出電壓電壓的確定的確定omCEQCESCQLmin|,|2UUUIRLcL(/)RRR omCEQCESCCCEQLmin|,|2()UUUVUR 形象直形象直觀觀； ； 適適應應于于Q點點分析分析、失真分析、最大不失真、失真分析、最大不失真輸輸出出電電壓壓的分析；的分析； 能能夠夠用于

36、大信號分析；用于大信號分析； 不易準確求解；不易準確求解； 不能求解不能求解輸輸入入電電阻、阻、輸輸出出電電阻、阻、頻帶頻帶等參數。等參數。6 圖圖解法的特點解法的特點Uom=?Q點在什么位置點在什么位置Uom最大？最大？交流負載線應過交流負載線應過Q點，且點，且斜率決定于（斜率決定于（RcRL）BRILCQ直流負載線和交流負載線直流負載線和交流負載線1. 在什么參數、如何變化時在什么參數、如何變化時Q1 Q2 Q3 Q4？2. 從輸出電壓上看，哪個從輸出電壓上看，哪個Q點下最易產生截止失真？哪點下最易產生截止失真？哪個個Q點下最易產生飽和失真？哪個點下最易產生飽和失真？哪個Q點下點下Uom最

37、大？最大？3. 設計放大電路時，應根據什么選擇設計放大電路時，應根據什么選擇VCC？例例2-3例例2-42. 空載和帶載兩種情況下空載和帶載兩種情況下Uom分別為多少？分別為多少？3. 在圖示電路中，有無可能在空載時輸出電壓失真，而在圖示電路中，有無可能在空載時輸出電壓失真，而帶上負載后這種失真消除？帶上負載后這種失真消除？ 已知已知ICQ2mA，UCES0.7V。 1. 在空載情況下，當輸在空載情況下，當輸入信號增大時，電路首先出入信號增大時，電路首先出現飽和失真還是截止失真？現飽和失真還是截止失真？若帶負載的情況下呢？若帶負載的情況下呢？ 半半導導體器件的非體器件的非線線性特性使放大性特性

38、使放大電電路的分析復路的分析復雜雜化。化。利用利用線線性元件建立模型，來描述非性元件建立模型，來描述非線線性器件的特性。性器件的特性。1.晶體管的直流模型及靜態工作點的近似估算法晶體管的直流模型及靜態工作點的近似估算法輸出端等效為電輸出端等效為電流控制的電流源流控制的電流源輸入端輸入端Je用其恒用其恒壓降模型等效壓降模型等效理想二極管理想二極管becBEQonCQBQ,UUII2.放大電路的微變等效電路分析法放大電路的微變等效電路分析法 分析的是放大電路在交流小信分析的是放大電路在交流小信號作用下的動態性能號作用下的動態性能 1) 作作交流通路交流通路；2) 晶體管用低頻小信號模型等效，其他電

39、路不變，晶體管用低頻小信號模型等效，其他電路不變，得到得到放大電路的微變等效電路放大電路的微變等效電路；并根據靜態分析的；并根據靜態分析的結果計算有關參數（結果計算有關參數（rbe)；3) 根據微變等效電路模型根據微變等效電路模型計算交流性能指標計算交流性能指標, 如增益，如增益，輸入電阻，輸出電阻等。輸入電阻，輸出電阻等。 分析過程分析過程3.共射基本放大電路的等效電路分析法共射基本放大電路的等效電路分析法 CCBEQBQbCQBQCEQCCCQcVUIRIIUVIRBEQonUU（1）求靜態工作點）求靜態工作點 IucRLR2CCCV1CbROuCiBiBEuVCEuSuSRa)阻容耦合共

40、射放大電路a)阻容耦合共射放大電路b) 直流通路直流通路cRCCVbRCQIBQIEQIBEQU+-+-CEQU（2）動態分析求交流性能指標）動態分析求交流性能指標求增益、輸入電阻求增益、輸入電阻 IucRLR2CCCV1CbROuCiBiBEuVCEuSuSRa)阻容耦合共射放大電路a)阻容耦合共射放大電路圖圖2-27 共射基本放大電路的交流通路 共射基本放大電路的交流通路iucRLRbRcibiVsuSRouceubeu圖圖2-35 共射基本放大電路的微變等效電路 共射基本放大電路的微變等效電路iUcRLRbRiIbISRoUsUberbIiRiRcIoRTbebbEQ(1)UrrI Tb

41、ebbCQUrrI 或或iibibbei/URRRRrIocLLLuibiibeUI RRRAUI RRr ooiiusussisiUUURAAUUURR（2）動態分析求交流性能指標）動態分析求交流性能指標求輸出電阻求輸出電阻 圖圖2-35 共射基本放大電路的微變等效電路 共射基本放大電路的微變等效電路iUcRLRbRiIbISRoUsUberbIiRiRcIoR圖圖2-36 求共射放大電路輸出電阻等效電路 求共射放大電路輸出電阻等效電路cRbRbISRberb0I cIoRoUoIocRR輸入信號源為輸入信號源為0，內阻保留，內阻保留負載開路，輸負載開路，輸出端加電壓源出端加電壓源Uo基極電

42、流為基極電流為0，故，故輸出端受控電流源輸出端受控電流源為為0（開路）（開路）例例 2-6 a) 基本共射放大電路基本共射放大電路bcCCVcRBBVbRV+-iue+-Iu3k+-OuLR3k( 16V)1V10kb) 直流通路直流通路bcCCVcRBBVbRVe10k+-BEQU1.5k( 8V)1V+-CEQUc) 交流通路交流通路bRcIbIViUoUcRLRd) 微變等效電路d) 微變等效電路bRbIbIoUberiUcRLR LCCCCLcRVVRR cLc/RRR BBBEQBQbCQBQCEQCCCQcVUIRIIUVIRTbebbCQUrrIibbeRRroLuibbe UR

43、AURrocRR2.4.1 2.4.1 溫度對靜態工作點的影響溫度對靜態工作點的影響2.4.2 2.4.2 射極偏置穩定靜態工作點電路分析射極偏置穩定靜態工作點電路分析 1.1.電路組成電路組成 2.2.穩定靜態工作點原理穩定靜態工作點原理3.3.靜態工作點的估算靜態工作點的估算4.4.動態性能指標的計算動態性能指標的計算2.4.3 2.4.3 其他形式的穩定靜態工作點電路其他形式的穩定靜態工作點電路1.1.集電極集電極_ _基極偏置電路基極偏置電路 2.2.溫度補償偏置電路溫度補償偏置電路 本節內容本節內容Q點影響放大電路的性能點影響放大電路的性能: 失真，電壓增益、輸入電阻、失真，電壓增益

44、、輸入電阻、輸出電壓的動態范圍等。輸出電壓的動態范圍等。引起引起Q點不穩定因數：點不穩定因數：電源電壓波動，電路元件老化，電源電壓波動，電路元件老化，晶體管參數隨溫度而變化。晶體管參數隨溫度而變化。 所謂所謂Q點穩定，是指通過電路自動調節作用，使得點穩定，是指通過電路自動調節作用，使得ICQ和和在溫度變化時基本維持不變，這是靠在溫度變化時基本維持不變，這是靠IBQ的變化得來的。的變化得來的。T（ ）ICQQ 若溫度升高時要若溫度升高時要Q回到回到Q，則只有減小則只有減小IBQICEO若若UBE不變不變IBQQCQBQCEOIII1. 電電路路組組成成兩個環節：兩個環節： Rb1和和Rb2構成分

45、壓電路固定基極電位；構成分壓電路固定基極電位； Re實現的實現的UBE自動調節作用自動調節作用. b1BQCCb1b2RUVRRBQb1CQEQCCeb1b2eURIIVRRRRCQEQEQBEQBQCQ()()TCIIUUII 2. 穩穩定靜定靜態態工作點的原理工作點的原理3. 靜靜態態工作點的估算工作點的估算cRCCVb2REQIBQIVb1ReBBQU1I2IEQUeRCQIb)直流通路b)直流通路cRCCVEQIBQIVbReBEQUeRCQIBBVc)直流通路的等效電路c)直流通路的等效電路b1BBCCb1b2RVVRRbb1b2/RRRBBBEQBQbeCQBQCEQCCCQce(

46、1)()VUIRRIIUVIRReb(1)RR1BBonVUBBonb1CQEQCCeb1b2eVURIIVRRRR若若則則:4. 動態動態性能指性能指標標的的計計算算cRLRb2RoUbIVb1ReeRcIiU交流通路交流通路b beeeiibeebb(1)I rI RURrRIIiib1b2ii/URRRRIocLLuibibee(1) UI RRAUI RrRLcL(/) RRRebe(1)1且RrLue RARocRR例例2-7 : 帶帶旁路旁路電電容的射極偏置容的射極偏置電電路路ibeRrib1b2be/RRRrocLLuibibe UI RRAUI RrLcL(/) RRRocRR

47、輸入電阻比無輸入電阻比無旁路電容時小旁路電容時小增益比無旁路增益比無旁路電容時大電容時大,但溫但溫度穩定性變差度穩定性變差靜態工作點不變靜態工作點不變利利?弊？弊？1. 集集電電極極基極偏置基極偏置電電路路CEQBEQBQbUUIRCEQCCEQcUVIRCCBEQBQbc(1)VUIRRbb1b2()RRR2. 溫度溫度補償補償偏置偏置電電路路b1CCBQCCb1b2b2b11RVUVRRRRCQEQEQBEQBQCQb1b2BQ()()()IIUTCUIIRRU 或（ （1） ） 熱熱敏敏電電阻阻補償電補償電路路 引入直流負反饋引入直流負反饋 溫度補償溫度補償：利用對溫度敏感：利用對溫度敏感的元件，在溫度變化時直接的元件，在溫度變化時直接影響輸入回路。影響輸入回路。例如，例如，Rb1或或Rb2采用熱敏采用熱敏電阻。電阻。 Rb1應具有負溫度系數，應具有負溫度系數， Rb2應具有正溫度系數應具有正溫度系數。 。2. 溫度溫度補償補償偏置偏置電電路路（ （2） ） 二極管二極管補償電補償電路路C